После ампутации или серьезного повреждения нерва пациенты в большей или меньшей степени теряют способность двигаться и чувствовать потерянную конечность, что ограничивает их автономию в повседневной деятельности. В настоящее время единственная стратегия, которая позволяет восстановить утраченные функции, состоит из нейропротезов: электродов, способных стимулировать нервы, чтобы вызывать определенные ощущения, и регистрировать двигательные сигналы, которые после расшифровки могут быть отправлены на бионический протез.

При проектировании нейропротезов важно, чтобы электроды были достаточно маленькими, чтобы они были селективными и взаимодействовали электрически только с уменьшенным числом аксонов в нерве. Поэтому, хотя они обычно изготавливались из таких металлов, как золото, платина или оксид иридия, необходимо найти другие материалы, которые обладают повышенной проводящей способностью, чтобы позволить создавать еще меньшие электродные контакты.

Именно здесь в игру вступают графен и его производные; их превосходные электрические свойства позволили разработать новое поколение микроэлектродов.

Исследование, координируемое Институтом неврологии UAB (INc-UAB), изучило способность нового материала, полученного из графена, EGNITE, стимулировать и регистрировать периферический нерв . Кроме того, была подтверждена его биосовместимость, что является ключевым фактором для сохранения функции интерфейса с течением времени.

Результаты опубликованы в журнале Advanced Science .

Исследование проводилось в группе нейропластичности и регенерации INc-UAB под руководством профессора Хавьера Наварро с кафедры клеточной биологии, физиологии и иммунологии UAB в сотрудничестве с исследовательской группой Хосе Гарридо из Каталонского института нанотехнологий и нанотехнологий (ICN2), которая отвечала за разработку EGNITE вместе с нейронными интерфейсами.

Было показано, что эти электроды, имплантированные в седалищный нерв крысы, способны вызывать избирательную активацию мышц в течение максимум 60 дней. «Снижение электрического тока, необходимого для активации мышц, заметно по сравнению с другими более крупными металлическими микроэлектродами», — объясняет Бруно Родригес-Меана, научный сотрудник INc-UAB и первый автор статьи.

Кроме того, было продемонстрировано, что электроды с EGNITE являются биосовместимыми, поскольку ни один из функциональных тестов не выявил существенных изменений, вызванных имплантированными интерфейсами, и не наблюдалось обострения воспаления.

«Следующие шаги будут заключаться в оптимизации технологии на основе EGNITE и ее применении в доклинических исследованиях для систем стимуляции блуждающего нерва или спинного мозга. Параллельно ведется работа по ее клиническому применению в подходах биоэлектронной медицины», — объясняет профессор Наварро.

В совокупности эти результаты указывают на потенциал материала, полученного из графена, в качестве части нейропротезов, позволяющих пациентам восстанавливать утраченные функции, тем самым улучшая их возможности и качество жизни.